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Geschichte der Solarenergie und Solartechnik; Funktionsweise der Solartechnik, Energiegewinnung
1. Erfindung der Solartechnik
Die Solartechnik, bzw. selbiges Prinzip gibt es schon seit langer Zeit. Der griechische Erfinder Archimedes von Syrakus, der von 285 bis 212 v. Chr. lebte, erfand die Nutzungsmöglichkeit der Solarenergie. Diese Technik war natürlich noch nicht ausgereift. Im 18. Jahrhundert war es Horace-Bénédict de Saussure, ein bekannter Naturforscher, der die ersten Prototypen der heutigen Solar-Kollektoren erfunden hat. Der Kollektor war ein Holzkasten mit einer Glasabdeckung. Dennoch konnten mit diesem Konstrukt bis zu 87°C erreicht werden. Im 19. Jahrhundert war es Augustin Mouchot, der Brennspiegel einsetzte, um die Entwicklung dieser Technik zu verfeinern. Hier wurde die Sonnenergie zum ersten Mal in Elektrizität umgesetzt.
2. Solartechnik; Solarkollektoren
Die Solartechnik funktioniert mit Hilfe von Sonnenkollektoren. Der Wirkungsgrad solcher Kollektoren lieg derzeit bei 60 - 75%. Sehr wichtig ist der sogenannte Absorber. Hier findet ein - im entfernten Sinne - biologischer Prozess statt, der die Lichtenergie in Sonne umwandelt. Es entsteht Wärme , welche wiederum zu einem mit Flüssigkeit gefüllten Wärmeträger geleitet wird. Von da aus kann die Wärme genutzt werden. Benötigt werden dazu sogenannte Wärmeüberträger. Wichtig ist in diesem Fall, um einen hohen Wärmeverlust zu vermeiden, dass man eine Wärmedämmung, bzw. eine sehr gute Isolierung installiert hat.
Am wichtigsten bei einer thermischen Solaranlage ist der bereits angesprochene Sonnenkollektor. Mittlerweile ist es möglich, dass man die Raumheizung komplett mit der Wärme des Kollektors betreibt. Wesentlicher Bestandteil der Solartechnik ist ein sog. Flachkollektor, dessen Funktionsweise im Folgenden beschrieben wird: Dabei handelt es sich um das wichtigste Element der Solartechnik. Der komplette Spektralbereich kann vom Absorber absorbiert werden. Dieser wurde in die Glasplatten integriert. Licht wird in Nanometern gemessen, das heißt, dass das Licht unterschiedliche Wellenlängen besitzt. Nahezu jede Wellenlänge kann folglich absorbiert werden - eine sehr gute Ausbeute der kostenlos zur Verfügung stehenden Lichtenergie. Die Glasplatten dienen dazu, dass die Wärme nicht abgegeben werden kann. Dadurch entsteht eine optimale Isolation nach außen, so dass die Wärme innen gespeichert werden kann. Rückstrahlende Wärme (Emission) wird somit auch eingefangen, und kann durch die vorhandenen großflächigen Glasscheiben, die auf dem Dach installiert sind, nicht entweichen. Es entsteht ein Strahlungsgleichgewicht. Durch diesen Prozess kann die Temperatur steigen. Diesen Prozess nennt man im allgemeinen auch Treibhauseffekt.
Es muss immer gewährleistet sein, dass man möglichst viel Wärme absorbieren (einfangen) kann, und möglichst wenig Wärme durch Emission abgibt. Je mehr Wärmestrahlung direkt emittiert wird, desto schlechter ist es. Auf Grund dessen wird versucht diesen Prozess durch Glasscheiben zu unterbinden.
Im Absorber befinden sich in der Regel Aluminiumrohre, welche mit einer Trägerflüssigkeit gefüllt sind. Dorthin wird die Wärme übertragen. Sie kann dann zu den jeweiligen Wärmespeichern transportiert werden. Natürlich kann man sie auch von dort Nutzer. Ab diesem Zeitpunkt steht sie zur Verfügung.
Bei der Sonnenstrahlung unterscheidet man einmal zwischen einer direkten und einer diffusen Einstrahlung durch die Sonne. Der Absorber ist so konzipiert und gebaut, dass er diese Strahlen hervorragend aufnehmen kann. Selektion ist hier ein Stichwort: Es soll ermöglicht werden, dass das Licht unterschiedlicher Wellenlänge aufgenommen, aber nicht wieder abgegeben werden kann. Die Solartechnik ist von Land zu Land verschieden. Beispielsweise nutzt man in sehr heißen Ländern spezielle Absorber, die mit Solarlack beschichtet sind. Sie sind gegen Hitze folglich widerstandsfähig. Vorteil ist natürlich auch hier, dass sie somit eine möglichst große "Ausbeute" erzielen. Diese Art der Absorber hat jedoch den Nachteil, dass sie eine sehr große Emission aufweisen.
3. Verbesserung der Solartechnik
Inzwischen wird in der Regel eine sogenannte hoch selektive Beschichtung genutzt. Anhand dieser Beschichtung der Kollektoren ist es möglich die Ausbeute des eintreffenden Lichtes hoch, und auf der Gegenseite die Rückstrahlung gering zu halten. Derzeit erreicht man bei normalen Kollektoren etwa 94% der Ausbeute. Die Werte der Emission liegen folglich nur bei 6%. Dies ist in erster Linie bedingt durch das Infrarotlicht, sowie durch die eigene Temperatur des installierten Absorbers. Mittlerweile nutzt man verbreitet die Schwarzchrom Beschichtung. Diese befindet sich direkt auf dem Absorberblech. Man spricht hier, allgemein, von sog. Chromhärchen, die dafür sorgen, dass das Sonnenlicht gespeichert werden kann. Da es "festgehalten" wird, ist der Emissionswert sehr gering. Ganz aktuell greift man auf weitere Verfahrung mit besseren Wirkungsgraden zurück. Diese sind noch leistungsfähiger, und haben sich in Bezug auf die Umwelt deutlich verbessert.
Es handelt sich bei der Solarenergie, die aus dem Sonnenlicht gewonnen werden kann, um eine gute Möglichkeit sowohl Strom als auch Energie zu sparen. Es ist durch einfache Verfahren und eine kostengünstige Installation möglich sein eigenes Solarsystem zu errichten. Vorteil ist in erster Linie die Kostenkontrolle sowie der Umweltaspekt. In vielen Haushalten greift man bereits auf die Solarenergie zurück. Hauptsächlich wird sie derzeit jedoch in der Industrie genutzt. Es handelt sich um eine zukunftsorientierte Branche. Erneuerbare Energien werden immer gefragter. Die Installation lohnt sich jedoch sowohl für den privaten, als auch für den geschäftlichen Bereich.